科学家揭开了西伯利亚永久冻土层中巨大洞穴形成的秘密

去年，这个巨大的陨石坑在西伯利亚冻土带出现了剧烈的爆炸,甲烷气体的强大喷发将冰和岩石抛向数百英尺外，在空旷而怪异的地面上留下了一个巨大的圆形伤疤。

这是自2013年第一个洞被发现以来，在俄罗斯北极地区偏远的亚马尔和吉达半岛出现的第17个洞，令科学家们感到困惑。这些陨石坑被认为与气候变化有关。无人机摄影、3D建模和人工智能正在帮助揭示它们的秘密。新坑是唯一保存完好,表面水还没有积累在坑我们调查它,让我们研究一个“新鲜”坑,没有被降解,领导研究科学家斯科尔科沃科技研究所的中心的碳氢化合物在莫斯科复苏。

这也是研究人员首次能够将一架无人机飞到火山口深处，达到地下10至15米，使他们能够捕捉到甲烷积聚的地下洞穴的形状。丘维林是一个俄罗斯科学家小组的成员，他们于2020年8月访问了这个火山口。他们的研究结果发表在上周的《地球科学》杂志上。

气候变化

这架无人机拍摄了大约80张照片，使研究人员能够建立一个陨石坑的3D模型，这个陨石坑有30米深，可以想象三辆公共汽车首尾相接。

该研究的作者、俄罗斯科学院石油和天然气研究所的伊戈尔·博戈亚夫伦斯基担任无人机飞行员。他说，他不得不躺在10层楼高的深坑边缘，并在坑边悬挂手臂来控制无人机。他说:我们有三次差点失去它，但都成功地获得了3D模型的数据。

该模型显示，在陨石坑的下方有不寻常的洞穴或洞穴，这在很大程度上证实了科学家的假设:甲烷气体会在冰洞中形成，导致地面上出现一个土丘。在一次爆炸中，冰和其他碎片被炸飞，留下巨大的火山口之前，这个土丘逐渐扩大。

目前尚不清楚甲烷的来源。它可能来自地球内部的深层，或者更接近地表或者两者的结合。

永久冻土层是一个巨大的天然甲烷储藏库。甲烷是一种比二氧化碳更有效的强效温室气体，能吸收热量，使地球变暖。更暖的夏天——北极变暖的速度是全球平均水平的两倍——削弱了充当帽子的永久冻土层，使气体更容易逸出。一些专家估计，永久冻土区土壤中的碳含量是大气的两倍，这使得该地区在应对气候变化方面极为重要。

丘维林说:“当然，气候变化对北极永久冻土层出现天然气喷口的可能性有影响。”

通过使用卫星图像，研究人员还能够确定陨石坑形成的时间。他们认为，这个土丘可能会在2020年5月15日至6月9日之间的某个时间爆炸。这个陨石坑是在2020年7月16日的一次直升机飞行中首次发现的。

据称，时机不是随机的。“每年的这个时候，大量太阳能涌入，导致雪融化，地面上层升温，这导致它们的属性和行为发生变化。”

虽然这些火山口出现在人烟稀少的地区，但它们确实对土著居民以及石油和天然气基础设施构成了风险。这些洞通常是直升机飞行或驯鹿牧人偶然发现的。

绘制并预测火山口喷发

到目前为止，已经记录了17个陨石坑，但不知道总共有多少个，也不知道下一个陨石坑什么时候会喷发。

科学家们还没有很好的工具来探测和绘制气体排放坑，尽管马萨诸塞州伍德维尔气候研究中心的一个团队正试图改变这一现状。

为了记录北极地形的变化，并最终预测下一个喷口可能发生的地方，研究人员设计了一种算法来量化地貌的变化，如亚马尔和吉达半岛上的土丘高度和湖泊的扩张或缩小。

火山口有30米深。科学家们利用无人机拍摄的图像制作了它的3D模型。

科学家们的模型正确地预测了2017年科学家们报告的所有7个陨石坑，并揭示了3个新陨石坑的形成。研究人员还发现，这些陨石坑只是一个令人不安的迹象，表明地球的最北端正在发生剧烈变化。

该团队调查了32.7万平方公里的土地，其中约5%的土地在1984年至2017年间发生了地貌突变。根据今年1月发表在《地球科学杂志》上的这项研究，这些变化包括地面坍塌、新湖泊的形成和其他湖泊的消失，以及河流弯道的侵蚀。

这些陨石坑代表着伍德维尔气候研究中心北极项目主任、该研究的合著者苏·纳塔利在一份声明中说。北极地貌上出现的火山口和其他突变表明，北极正在迅速变暖和融化，这可能会对北极居民和全球造成严重后果。